專利名稱：高介電流體接頭墊片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬墊片，特別是涉及那些在電解液存在的情況下夾于相鄰 元件之間的墊片，在這種情況下如果不進行適當(dāng)保護，電解液可導(dǎo)致墊片作 為金屬導(dǎo)電通路造成相鄰元件部分的電解腐蝕。
背景技術(shù)：
在眾多應(yīng)用中，金屬墊片常用于提供相鄰元件之間的流體緊密封。其中 一種應(yīng)用是用于油冷卻器芯子的墊片，這種墊片具有圍繞將被密封的流體口 的金屬浮凸，并包括多個螺栓孔開口，以使用于將各元件相互夾緊并將墊片 夾于其間的螺栓通過。在一些情況下發(fā)現(xiàn)相鄰元件易腐蝕，并認(rèn)為金屬墊片 至少部分地作為這些元件之間的導(dǎo)電通路，建立了一個不希望有的腐蝕電池， 在流體存在時，導(dǎo)致相鄰元件之間不希望有的電解腐蝕。 一般認(rèn)為該腐蝕電 池由裝配螺栓、墊片、暴露于栓結(jié)法蘭和墊片內(nèi)外的流體(電解液)以及不 同栓結(jié)法蘭材料組成。當(dāng)前使用的墊片代表性地涂覆有彈性體，以加強墊片 和相鄰元件之間界面的密封。當(dāng)這種涂層在某些領(lǐng)域提供某種程度的絕緣值時，發(fā)現(xiàn)墊片上螺栓孔周圍和模具限位塊(standoff)部位附近，金屬墊片芯 附近材料注射點處，彈性體材料在使用中會磨損，使得這些區(qū)域的金屬芯暴 露于被夾設(shè)的元件中，建立導(dǎo)電通路，帶來電鍍鋅的腐蝕問題。因此，當(dāng)需 要并期望用彈性材料來加強墊片的全面密封能力時，其不足以防止電鍍鋅的 腐蝕，特別是安裝和使用墊片期間，材料被磨損的螺栓孔區(qū)域周圍的腐蝕。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的墊片在易磨損區(qū)域，例如螺栓孔周圍，優(yōu)選覆蓋整個 墊片芯，設(shè)有暴露的PEEK材料墊片表面。根據(jù)第一實施例，該墊片芯由鋼 或其他金屬材料制成，而后涂覆PEEK材料。該PEEK材料具有提供高介電
絕緣性能的優(yōu)點，作為電屏障以中斷通過墊片的金屬導(dǎo)電通路。在此前己確 認(rèn)該導(dǎo)電通路至少對電鍍鋅電池的建立起作用，而該電鍍鋅電池則導(dǎo)致夾緊設(shè)置的鄰接元件的腐蝕。在第二實施例中，墊片的整個芯由PEEK制成，例 如由一片PEEK材料沖壓制成。在這兩個實施例中，根據(jù)本發(fā)明，在PEEK 區(qū)域之上應(yīng)用一彈性體層以加強墊片的密封。然而，該彈性體并不應(yīng)用于那 些易磨損的區(qū)域，例如螺栓孔附近；在這些區(qū)域僅PEEK暴露出，并可承受 這些狀況；在為彈性體的粘接提供基底時，保持期望的絕緣性能。根據(jù)進一 步的特征，PEEK材料可在流體的邊緣被遮蓋，或從流體口的邊緣除去，以 提高彈性體材料至金屬芯子材料的可選粘附力。因此，將PEEK材料應(yīng)用于中心墊片，特別是應(yīng)用于耐磨螺栓孔區(qū)域， 可提供期望得到的高介電絕緣性能，以中斷不采用PEEK材料時會存在的通 過墊片的金屬導(dǎo)電通路，上層彈性體提供期望得到的密封性能，以加強墊片 的密封性能。


為了更清楚地說明本發(fā)明的特征及優(yōu)點，結(jié)合以下附圖對本發(fā)明進行詳 細(xì)描述，其中圖1是本發(fā)明第一實施例的墊片的平面圖；圖2是金屬墊片芯的平面圖；圖3是圖2中金屬墊片芯涂覆PEEK材料后的平面圖； 圖4是展示暴露的中心金屬的邊緣的流體口的放大平面圖；圖5是無彈性體材料的螺栓孔和限位塊區(qū)域的平面圖； 圖6是螺栓孔和限位塊區(qū)域的剖視圖；圖7是沿圖4中7-7線的剖視圖，其設(shè)有彈性體層；圖8是另一可選墊片的平面圖；圖9是與圖8中墊片相關(guān)的由PEEK材料制成的另一可選芯的平面圖；以及圖10是沿圖8中10-10線的剖視圖。 具體實施例根據(jù)本發(fā)明較佳實施例構(gòu)造的金屬墊片10,如圖3、 4所示，包括作為墊 片結(jié)構(gòu)框架或主干的墊片芯12 (圖1)。該芯12具有用于使流體通過墊片10 進行輸送的至少一個流體口 14。該墊片IO可包括，例如，夾設(shè)于油冷卻器 和發(fā)動機模塊(圖均未示)之間的油冷卻器墊片，以在油冷卻器和發(fā)動機模 塊之間形成流體緊密封。該墊片IO進一步包括至少一個、優(yōu)選至少兩個螺栓 孔開口 16，該螺栓孔開口 16貫穿過墊片芯12并與流體口 14間隔設(shè)置，用 于使將油冷卻器緊固于發(fā)動機模塊的裝配螺栓(圖未示)通過。當(dāng)裝配螺栓 與螺栓孔開口 16緊密配合時，可壓緊墊片10以在油冷卻器和發(fā)動機模塊之 間形成流體緊密封，從而防止在油冷卻器和發(fā)動機模塊之間輸送的流體滲漏， 從墊片接口溢出。流體口 14和螺栓孔開口 16以較其最終尺寸稍大的尺寸形成，如圖2所 示，其中虛線表示流體口 14和螺栓孔開口 16的最終尺寸。根據(jù)圖l-7所示的第一較佳實施例，墊片芯12由普通碳鋼或其他非PEEK 材料制成，優(yōu)選沖壓碳鋼制成。根據(jù)本發(fā)明，該墊片芯12首先被涂覆純PEEK (polyethyletherkeytone，聚醚醚酮)離散型涂層，如圖3所示。較佳的涂層 厚度為大約2pm。所示與本發(fā)明良好結(jié)合的材料可采用Techline Coatings公 司的產(chǎn)品"Techtrix7100"。該PEEK材料可與鋼載體良好結(jié)合，并具有高介 電性能，以在墊片芯12周圍形成電絕緣屏障，將通過墊片IO的任何導(dǎo)電通 路斷開，這將在以下詳細(xì)說明中進行解釋。一旦墊片芯12被涂上PEER材料層18，即采用彈性體層20外涂層。該 彈性體層20優(yōu)選橡膠基，并模鑄于墊片芯12和PEEK層18周圍，使得墊片 芯12和PEEK層18由彈性體層20基本封裝——除了下面描述的一定區(qū)域。 優(yōu)選彈性體是硅基注射成型彈性體，可為那些當(dāng)前用于有關(guān)現(xiàn)有油冷卻器芯 子墊片生產(chǎn)中的彈性體，這些應(yīng)用中彈性體材料直接粘合于金屬芯，而不采 用居間的PEEK層。本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可知除了一種可采用的彈性 體材料，可以預(yù)見本發(fā)明還可采用各種適宜PEEK和預(yù)期的墊片應(yīng)用的彈性 體。當(dāng)前用于現(xiàn)有油冷卻芯子墊片生產(chǎn)和用作本發(fā)明的彈性體層20的該硅彈 性體根據(jù)Federal-Mogul材料規(guī)格R7725準(zhǔn)備。在應(yīng)用彈性體層20之前，優(yōu)選從流體口 14去除PEEK材料18，以使墊 片芯12的未涂覆環(huán)形邊緣22暴露出，該邊緣22直接圍繞無PEEK材料18
的流體口 14，如圖4所示。實際上，未涂覆邊緣22可通過先涂覆再除去PEEK 材料18來處理，或通過在應(yīng)用PEEK材料期間將邊緣區(qū)域22遮蓋住來處理， 以保護其免于應(yīng)用PEEK材料18。無論那種情況，PEEK材料18設(shè)置于流體 口 14周圍退后0.070英寸處，并遠離凸起的工具限位塊結(jié)構(gòu)24，以使墊片芯 12的裸鋼顯露，僅用于直接將彈性體材料20粘合于這些區(qū)域，墊片10的所 有其他區(qū)域由PEEK覆蓋，并通過彈性體層20封裝。
一旦墊片芯12被涂覆PEEK層18，并被修整或者被遮蓋以防止流體口 14周圍存在PEEK材料，即將該PEEK涂覆墊片芯12設(shè)于模具中，并將彈 性體材料20澆鑄于墊片芯12周圍，覆蓋墊片芯12上PEEK涂覆和暴露金屬 區(qū)域，使得墊片芯12由彈性體材料20完全封裝，除了下面記載的流體口 16 周圍。如圖5、 6所示，彈性體層20覆蓋除了螺栓孔開口 16的環(huán)形邊緣區(qū)域 26外的所有區(qū)域。因此，該邊緣區(qū)域26涂覆有高介電PEEK層材料18，而 未涂覆彈性體材料20。墊片10也具有工具限位塊區(qū)域24，該限位塊區(qū)域24 因突出于墊片平面，故易磨損。這些區(qū)域24也可被保護免于應(yīng)用彈性體層 20，但仍涂覆高介電PEEK層18。流體口 14的環(huán)形邊緣區(qū)域22無PEEK材 料，而由彈性體材料20覆蓋，如圖7所示。
使用中，墊片IO設(shè)于油冷卻器芯子(圖未示)的裝配凸緣和發(fā)動機模塊 (圖未示)的相關(guān)凸緣或裝配區(qū)域之間，且裝配螺栓(圖未示)被引導(dǎo)穿過 凸緣上對齊的開口以及墊片10的螺栓孔開口 16。 PEEK層18的磨損和粘合 強度大于彈性體材料20的磨損和粘合強度，因此可抵抗由于螺栓插入螺栓孔 開口 16并暴露裸金屬芯12產(chǎn)生的磨損。PEEK材料18特別是螺栓孔開口 16 附近的PEEK材料18的高介電性能，具有將墊片IO與電鍍鋅腐蝕電池的任 何導(dǎo)電通路隔離的效果，否則在電解液流經(jīng)開口 16并與墊片IO暴露的金屬 芯區(qū)域12相遇時可能存在該電鍍鋅腐蝕電池。高介電PEEK材料已顯示中斷 這種麻煩的腐蝕電池，以防止沒有PEEK材料18時可能導(dǎo)致的墊片10和配 合元件的腐蝕，特別是也沒有彈性體存在的螺栓孔開口 16的區(qū)域和限位塊區(qū) 域24，但限位塊區(qū)域24仍涂覆有PEEK材料18。
圖8-10舉例說明了本發(fā)明的另一可選實施例，其中墊片30具有與墊片 10結(jié)構(gòu)大致相同的至少一個流體口 32和至少一個、優(yōu)選至少兩個螺栓孔開 口34。在該實施例中，墊片30包括完全由PEEK材料制成的芯36，該芯36 上除螺栓孔開口 34周圍的邊緣區(qū)域40外的區(qū)域模鑄一層彈性體38，該螺栓 孔開口 34完全為PEEK材料，而未涂覆彈性體38。該墊片與第一實施例具 有相同的優(yōu)點。很明顯，根據(jù)以上描述可以對本發(fā)明做各種改變和修改。因此，可以理 解，除上述特定實施例外，本發(fā)明可在其權(quán)利要求范圍內(nèi)實施。
權(quán)利要求
1、 一種墊片組件，包括至少一個金屬墊片層，具有貫穿其中以輸送流體媒質(zhì)的開口； PEEK材料涂層，應(yīng)用于所述至少一個墊片層的至少一部分；以及 不同于所述PEEK材料的彈性密封材料層，應(yīng)用于所述至少一個墊片層 的至少一部分。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述彈性密封材料應(yīng)用于所述 PEEK材料的至少一部分。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組件，其特征在于，所述PEEK材料的至少一區(qū)域是暴露的。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述彈性密封材料應(yīng)用于所述 PEEK材料的至少一部分和所述至少一墊片層的至少一部分。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述PEEK材料與所述開口的 后部區(qū)域間隔開，使得所述邊緣區(qū)域無所述PEEK材料。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的組件，其特征在于，所述彈性材料應(yīng)用于所述邊緣 區(qū)域。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的組件，其特征在于，所述至少一個墊片層包括至少 一個涂覆所述PEEK材料而無所述彈性體材料的螺栓孔。
8、 一種墊片組件，包括由PEEK材料制成的墊片本體，具有至少一個流體口和至少一個螺栓孔 開口；以及應(yīng)用于所述PEEK材料的彈性密封材料層。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的墊片組件，其特征在于，所述螺栓孔無所述彈性體 材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種墊片組件，具有至少一個流體輸送口和至少一個螺栓孔。該墊片包括PEEK材料，該PEEK材料可作為材料層涂覆該墊片的金屬芯的至少一個部分。一彈性密封材料層應(yīng)用于所述PEEK材料的至少一部分。
文檔編號F02F11/00GK101124394SQ200580040734
公開日2008年2月13日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月29日
發(fā)明者約翰·B·科夫林, 維賈·博姆阿雷迪, 阿維德·卡斯勒 申請人:費德羅-莫格爾公司